Тампонажный раствор

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для цементирования обсадных колонн. Цель - повышение эффективности защиты обсадных труб от коррозии. Раствор содержит следующие компоненты в соотношении,мае.%: портландцемент 62,58-63,81; силикат натрия 0,645-0,968; глицерин 0,065- 0,968; вода - остальное до 100%. Раствор готовят путем последовательного введения в цемент раствора силиката натрия и раствора глицерина при перемешивании. Цементный камень имеет небольшую усадку и сравнительно высокую раннюю прочность. Использование тампонажного раствора позволяет продлить межремонтный период эксплуатации скважин, повысить качество разобщения пластов и сократить время ожидания затвердевания цемента. 1 табл„ i (Л

0903 СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU.„1629482

Ai (51) 5 Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДМРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPff ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4495826/03 (22) 20.10.88 (46) 23.02.91. Бюл. В 7 (71) Казахский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Л.С. Ларцева, В.В. Федоров, . В.М. Вожжов и С.Ю. Гордиенко (53) 622.245.42 (088.8) (56) Булатов А.И. и Мариампольский Н.А. Регулирование технологи, ческих показателей тампонажных раствсфов. — M, Недра, 1988, : с. 218..

Авторскбе свидетельство СССР

В 1434078, кл. Е 21 В 33/138, 1986. (54) ТАИПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн.

Цепью изобретения является повышение эффективности защиты обсадных труб от коррозии.

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, воду и силикат натрия, дополнительно содержит глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Портландцемент 62,58-63,81

Силикат натрия 0,645-0,968

Глицерин 0,065-0,968

Вода Остальное

2 назначено для цементирования обсадных колонн. Цель - повышение эффективности защиты обсадных труб от коррозии. Раствор содержит следующие компоненты в соотношении,мас.X: портландцемент 62,58-63,81; силикат на трия О, 64 5-0, 968; . глицерин О, 0650,968; вода — остальное до 100Х.

Раствор готовят путем последовательного введения в цемент раствора силиката натрия и раствора глицерина при перемешивании. Цементный камень имеет небольшую усадку и сравнительно высокую раннюю прочность. Использование тампонажного раствора позволяет продлить межремонтный период эксплуатации скважин, повысить качество разобщения пластов и сократить время ожидания затвердевания цемента. 1 табл.

Тампонажный раствор,в лабораторных условиях получают следующим обра-.- р зом.

QO

Содержание компонентов в граммах определяют иэ расчета массы смеси компонентов равной 1300 г и

В/С = 0,55. С уч том расчетной массы и замерной плотности силиката натрия и глицерина, являющихся жидкос-, тями, определяют требуемые их объемы. Отмеренные с помощью пипетки и (с тбчностью до 0,1 мл) количества силиката натрия и глицерина растворя ют раздельно соответственно в 2/3 и 1/3 расчетного объема морской воды. Затем с точностью до 1 r отве1629482

45 шивают портландцемент, затворяют его раствором силиката натрия и перемеши- вают вручную до однородной консистен . ции, после чего приливают раствор

5 глицерина. Полученный состав перемешивают в течение 3 мин в лаборатор ной мешалке.

Коррозионные испытания стальных пластин, помещенных в цементные образцы соответствующих тампонажных соСтавов, проводят следующим образом.

Металлические пластины изготавливают из материала обсадных труб размером 2,5k2,0 см, отшпифовывают до толщины 1 мм, обезжиривают смесью этилового спирта и эфира (1: 1), нумеруют и взвешивают с точностью до

0,0001 г. Далее образцы помещают в формы, предназначенные для изготовления образцов цементного камня, и заливают цементным раствором. Формы помещают в термостатическую ванну, заполненную пластовой водой с темпера Z5 турой 50 С. По истечении периода формирования цементного камня формы разбирают (без извлечения из воды), и образцы цементного камня с находящимися в них стальными пластинами оставляют в,термостатической ванне на срок 18 месяцев.

По окончании укаэайного срока образцы извлекают.из цементного камня механически очищают от продуктов коррозии и промывают в 107, — ном растворе соляной кислоты с добавлением 17 уротропина.Затем образцы промывают в воде, пассивируют кратковременным погружением в насыщенный раствор нитрита натрия, высушивают в сушальном шкафу и взвешивают с указанной ранее точностью. Интенсивность коррозии выражается в потере массы на единицу площади стального образца (в кг/м ) .

С целью сравнения результатов испытаний известных и предлагаемых рецептур готовят тампонажные составы.

Пример 1. Тампонажный состав содержит, г (мас.%): портландцемент

975 (6.2,900); силикат натрия 10 (0,645); глицерин 15 (0,968); вода

350 (35,487).

Этот тампонажный раствор имеет

55 следующие свойства: растекаемость

22 см, начало схватывания 3 ч 10 мин, конец схватывания 5 ч. Образующийся цементный камень имеет предел прочности на изгиб через 10 ч твердения

0,81 MIa, при t = 20 Си через сутки твердения 3,12 MIa, при t = 50 С, через 10 ч 2,68 МПа, а через сутки твердения 3,88 MIa. Коррозионные потери, т.е. изменение массы пластины после опыта и снятия продуктов коррозии, 0,9.10 кг/м .

Пример 2. Тампонажный состав содержит, г (мас. ): портландцемент

983 (63,420); силикат натрия 12 (0,774); глицерин 5 (0,323); вода

350 (35,483).

Тампонажный раствор готовят при

В/С = 0,55, имеет удовлетворительные реологические свойства: растекаемость .17 см, начало схватывания 3 ч 55 мин, конец схватывания 4 ч 35 мин, предел прочности цементного камня на изгиб

1,05 MIIa через 10 ч твердения и через

1 сут твердения 2.90 KIa npu t = 20 С.

При твердении образца при t = 50 С начало схватывания 2 ч 15 мин, конец схватывания 3 ч 15 мин, предел прочности на изгиб через 10 ч -твердения

2,49 KIa, а через сутки твердения

3, 20 KIa. Коррозионные потери через

1,5 года хранения образца в технической воде при t. (45+5) С, т.е. скор ость коррозии с оставпя ет 1, 25 к

Х10 кг/м .

Пример 3. Тампонажный состав с одержит, r (ма с . 7): п ортла ндцемент

984 (63,480); силикат натрия 15 (0,968); глицерин 1 (0,065); вода

550 (35,487) .

Раствор такого состава имеет следующие реологические свойства: растекаемость 15,5 см, .начало схватывания при t = 20 С 2 ч 40 мин, конец схватывания 4 ч 55 мин, предел прочности цементного камня на изгиб

О, 7 KIa через 10 ч т верд ения, ч е- . рез 1 сут 2 87 МПа, при t = 50 С начало схватывания 2 ч 10 мин, конец схватывания 3 ч 35 мин, предел прочности на изгиб через 10 ч твердения

1,10 MIIa, через 1 сут 3,19 МПа. Усадка цементного камня через 14 сут

6,037.

Пример 4. Тампонажный состав содержит,г (мас.%): портландцемент

970 (62,580); силикат натрия 15 (0,968 ; глицерин 15 (0,968); вода 550 (35,484).

Тампонажный раствор имеет следующие свойства при t. = 20 С: растекаемость 18 см, начало схватывания 3 ч, Формула изобретения

20>с

50 С; 0,1 ИПа

Km80 вив нерее

18 )ас р>10 ат/ие хи схват>е I Предел лро н> ч-иин ности на и еги6 ° К\в

Срохи сава

>о>я ° л >е> лел лр тн на иб> Nt

Начало

24

1> \О .Т>l ! 3 ) 6 ° 08 6,00 г,63

6,S0

4,58 0,90

4,80 1 ° 25

6,3О 1,ÇÎ

5,20 2,60

4 40 1,05

1,9 4.5

4 S

2,6 3,6

2,0 4,08

2,15 4 ° 1

2>б 4,3

2,4 4,2

2 ° 1 4,2 г>ю з,зо

2,5t

З,88

3,20

З,t9

4,05 з,го

1,58

0 98

1,08

2,68

2>49

1,1О

1,90

1,8Î

4-10

3-4О

5-25

З-10

3-55

2-40

4-1О

3-00

22,0

18,О

17,0

22,0

17,О

15,5

19,0

18,О

1-55 Э,О

2-30 3-50

220 3-50

2-00 3-05

2-15 3-15

2-10 3-35

2-00 3-20

2-00 Э 1О

7-50

6-4 О

7-4 5

5-00

4-35

4-55

5-3 5

4-30

О 35,460

О 35,485

О 35,482

0,968 35,487

0,323 35 483

0,065 35,487

0,065 3S>480

0,968 35,484

Сулвоат натрие

1,290 35,487 о

О,645

0,968

0,645

О,774

0,968

0,645

0,968

64,S2

63,87

63 ° 55

62,90

6Э,42

6Э,48

63,81

62, 58

1 ° 97

2,08

0,98

З,12

2>90

2,87

2,52

3,00 о,зо

0,41

0,32

О,81

1 ° 05

0,7О

1,О1

0,90 г,65

О,323

62,90

Составитель Л. Бестужева

Редактор В. Бугренкова Техред A. Кравчук Корр ект ор М. П ожо

Заказ 418 Тираж 357 П одпис но е

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и от.".рытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб>в д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 162948 конец схватывания. 4 ч 30 мрн, образующийся цементный камень. имеет предел прочности на изгиб 0,9 МПа через 10ч твердения, через сутки 3 МПа. При

t = 50 С начало схватывания 2 ч, коо нец схватывания 3 ч 10 мин, предел прочности на изгиб 1,8 МПа через

10 ч твердения, через сутки 3,2 МПа, коррозионные потери 1,05 10 кг/мг >

Пример 5. Тампонажный состав содержит, r(мас Л): портландцемент

989 (63,810); силикат натрия 10 (0,645); глицерин 1 (0,065); вода

551 (35,480).

Тампонажный состав имеет следующие свойства при t - 20 С, растекаемосты 19 см, начало схватывания

4 ч 10 мин, конец схватывания 5 ч

35 мин, предел прочности на изгиб 20 через 10 ч твердения 1,01 МПа, через сутки 2,52 МПа. При t = 50 С начало схватывания 2 ч, конец схватывания 3 ч 20 мин, предел прочности на изгиб 1,9 MIIa через 10 ч тверде- 25 ния, через сутки 4,05 МПа. Коррозионные потери через 18 мес. испытания

2,6 ° 10 кг/мг >

Физико-механические свойства тампонажного состава и цементного камня представлены в таблице.

Тампонажный состав с добавкой си-. ликата натрия и глицерина проявляет

2 6 свойства ингибитора, так как уменьшает потери массы обсадной колонны почти в 3 раза, а также уменьшает величину усадки цементного камня на 2Х.

При этом проницаемость камня практически не меняется. Тампонажный камень имеет небольшую усадк. и сравнительно высокую раннюю прочность.

Использование тампонажного раствора позволит продлить межремонтный период эксплуатации скважин, повысить качество разобщения пластов и сократить время ожидания затвердевалия цемента при цементировании направлений, кондукторов и обсадных колонн в интервале температур 20-50 С, Тампонажный раствор, включающий портландцемент, силикат натрия, воду о и добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты обсадных труб от коррозии, он в качестве добавки содержит глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Портландцемент 62, 58-63,81

Силикат натрия 0,645-0,968

Глицерин 0,065-0,968

Вода Остальное